發(fā)布時間：2017-07-19 00:18

  本文關(guān)鍵詞：固定翼無人機(jī)飛行姿態(tài)控制律設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 無人機(jī)飛控 PID 姿態(tài)控制 仿真 試飛

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,無人機(jī)在人類生活中起著越來越重要的作用。本文從工程應(yīng)用方面出發(fā),結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,對固定翼無人機(jī)飛行姿態(tài)控制律問題展開研究。首先,在明確本文設(shè)計要求的前提下,以天行者1680航模固定翼無人機(jī)為平臺,對無人機(jī)飛控系統(tǒng)整體方案進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)包括兩大部分:姿態(tài)檢測部分和控制部分。分別對每個部分所涉及的硬件進(jìn)行選型,并完成電路板制作。在硬件設(shè)計工作完成后,進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計。其次,由于無人機(jī)在執(zhí)行飛行任務(wù)時有諸多的變量,為了便于研究,對幾種常用的坐標(biāo)系進(jìn)行分析,其中包括機(jī)體坐標(biāo)系、地面坐標(biāo)系、氣流坐標(biāo)系和航跡坐標(biāo)系等,進(jìn)而確定無人機(jī)在其坐標(biāo)系下的姿態(tài)角以及其表達(dá)形式。為后續(xù)章節(jié)的工作奠定一定的基礎(chǔ)。然后,在明確控制律的設(shè)計目標(biāo)、PID方法的前提下,展開無人機(jī)姿態(tài)控制律的設(shè)計工作,本文將其分為三個部分展開,包括縱向、橫側(cè)向通道和速度通道�？v向通道包括俯仰角和飛行高度通道,橫側(cè)向通道包括滾轉(zhuǎn)角和航向角通道。設(shè)計每個通道的控制方法,繪出控制結(jié)構(gòu)圖,確定控制律的最終表達(dá)形式。之后分別對其進(jìn)行Simulink仿真,得到每個變量的仿真結(jié)果曲線和具體參數(shù)表。為飛行試飛提供一定的理論依據(jù)和保障,提高試飛的成功率。最后,在試飛條件較好的情況下,對所設(shè)計系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果進(jìn)行試飛調(diào)試,通過遙控器遙控?zé)o人機(jī)飛行,并觀察地面站界面顯示的狀態(tài)信息。試驗結(jié)果表明,本文提出的方法實現(xiàn)了飛行姿態(tài)的穩(wěn)定控制,提高了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時的精確性,達(dá)到了“863”課題“微小型無人機(jī)遙感信息獲取與作物養(yǎng)分管理技術(shù)”對飛控實現(xiàn)較高飛行穩(wěn)定性的要求。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī)飛控 PID 姿態(tài)控制 仿真 試飛
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1;V279
【目錄】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究目的與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計17-31
• 2.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)試驗平臺17
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計要求17-19
• 2.3 系統(tǒng)整體方案設(shè)計19
• 2.4 硬件選型19-26
• 2.4.1 GPS20-21
• 2.4.2 磁傳感器21-22
• 2.4.3 陀螺儀22-24
• 2.4.4 加速度計24-25
• 2.4.5 單片機(jī)25-26
• 2.5 舵機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)26-27
• 2.6 電路設(shè)計27-28
• 2.7 系統(tǒng)軟件設(shè)計28-30
• 2.7.1 軟件設(shè)計任務(wù)28
• 2.7.2 軟件設(shè)計流程28-30
• 2.8 本章小結(jié)30-31
• 3 固定翼無人機(jī)坐標(biāo)系31-36
• 3.1 常用坐標(biāo)系31-32
• 3.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換32-33
• 3.3 主要運動參數(shù)33
• 3.4 動力學(xué)方程33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 姿態(tài)控制律設(shè)計36-52
• 4.1 PID控制算法36-37
• 4.2 縱向控制律設(shè)計37-43
• 4.2.1 俯仰通道控制律設(shè)計37-38
• 4.2.2 俯仰通道仿真38-40
• 4.2.3 飛行高度控制律設(shè)計40
• 4.2.4 高度回路仿真40-43
• 4.3 橫側(cè)向控制律設(shè)計43-48
• 4.3.1 滾轉(zhuǎn)通道控制律設(shè)計43-44
• 4.3.2 滾轉(zhuǎn)通道仿真44-46
• 4.3.3 航向通道控制律設(shè)計46-47
• 4.3.4 航向通道仿真47-48
• 4.4 速度控制律設(shè)計48-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 5 試飛調(diào)試52-57
• 5.1 試飛準(zhǔn)備52-53
• 5.2 試飛內(nèi)容及結(jié)果53-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 6 結(jié)論與展望57-58
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 附錄61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：560451